JPH06236641A - ヘッド浮上量制御装置 - Google Patents

ヘッド浮上量制御装置

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JPH06236641A
JPH06236641A JP5324705A JP32470593A JPH06236641A JP H06236641 A JPH06236641 A JP H06236641A JP 5324705 A JP5324705 A JP 5324705A JP 32470593 A JP32470593 A JP 32470593A JP H06236641 A JPH06236641 A JP H06236641A
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JP
Japan
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head
flying height
flying
track
read
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Application number
JP5324705A
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English (en)
Inventor
Daniel L Good
ダニエル・リー・グッド
Jeffrey E Mason
ジェフリー・エリック・メーソン
Hal H Ottesen
ハル・ジェルマー・オッテセン
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
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Landscapes

  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
  • Microwave Tubes (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 読み書きヘッド・サスペンション・システム
をリアルタイムで動的に調節することによって、ディス
ク駆動機構のヘッドの浮上量を制御すること。 【構成】 ディスク駆動機構の読み書きヘッドの浮上量
を調節し、サーボ・ループ２０によって浮上量を最適化
する。浮上量を調波比浮上量デテクタ２８によってリア
ルタイムに検知し、基準浮上量と比較する。基準浮上量
からのこのヘッドの浮上量のずれにしたがって、各ヘッ
ドのサスペンション・システムを調節する。サスペンシ
ョン・システムの調節は各ヘッドを担持している可撓性
サスペンション・アームに圧電フィルム４０を接着する
ことによって行われる。ヘッドがディスク表面に関して
半径方向及び円周方向の位置を変更した場合に、浮上量
が半径方向及び円周方向両方の誤差に対して補正され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回転している磁気ディス
ク上のヘッドの浮上量を制御する装置に関し、特にヘッ
ド浮上量をリアルタイムで動的に制御する装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ハード・ディスク駆動機構におけるデー
タ密度を制限する要因の１つに「間隔損失」がある。こ
れは読み書きヘッドとディスクの磁気記録面との間の距
離（浮上量）によって信号品質が低下することである。
浮上量が小さければ小さいほど、潜在的なデータ密度は
高くなる。
【０００３】米国特許第４７７７５４４号明細書は調波
比浮上量（harmonic ratio fly height)回路を使用する
ヘッド／ディスク間隔の測定方法および手段を記載して
いる。該米国特許明細書は本質的に、トラックに沿った
平均浮上量の測定、ならびにディスク駆動機構の製造時
にこの情報を使用することを対象としている。記録トラ
ック周囲の浮上量の円周方向の変動を測定する手段は設
けられていない。
【０００４】読み書きヘッドの剛性支持を有する単一デ
ィスク駆動機構における浮上量の閉ループ制御が特開平
２−２６３３０６号公報および米国特許第４１４６９１
１号明細書に示されている。米国特許第４１４６９１１
号明細書においては、ヘッド・アームがディスクの表面
上を移動することにより、浮上量を変更する。特開平２
−２６３３０６号公報においては、アームと読み書きヘ
ッドの間の圧電ブロックを励起して、浮上量を変更して
いる。いずれの特許も、剛性コームからなり、サスペン
ション・アームが各コーム・ブレードの端部に取り付け
られている周知の複数ディスク・アーム・アセンブリ、
および各サスペンション・アームの端部に取り付けられ
ている浮動ヘッド・サスペンションを示していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これら２つの特許にお
ける浮上量制御構造は、ヘッド浮上量がヘッドの浮上特
性ならびにサスペンション・システムによって変化する
可撓性サスペンション・システムを備えたハード・ディ
スク駆動機構には実用的なものではない。
【０００６】本発明の目的は、読み書きヘッド・サスペ
ンション・システムをリアルタイムで動的に調節するこ
とによって、ディスク駆動機構のヘッドの浮上量を制御
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は調波比浮上量デテクタによってリアルタイムで浮上
量を検知し、それを基準浮上量と比較し、基準浮上量か
らのずれにしたがってヘッドのサスペンション・システ
ムを調節することによって達成される。サスペンション
・システムの調節は、ラジアル・アーム・アクチュエー
タ・コームの各歯の端部にある可撓性サスペンション・
アームに変換器を配置することによって達成される。変
換器はサスペンション・アームに接着された圧電フィル
ムであることが好ましい。このフィルムに電圧を印加す
ると、フィルムが屈曲し、これによってサスペンション
・アームがディスク表面に向かって屈曲する。これは読
み書きヘッドにサスペンション・アームがかけるバネ力
を増加させる。バネ力はヘッドの空力揚力に抗し、ヘッ
ドはディスク表面に近接して浮上するようになる。それ
故、ヘッドの浮上量はサスペンション・アームに接着さ
れた圧電フィルムに電圧を印加することによって補正さ
れる。
【０００８】基準浮上量への浮上量の補正は、ヘッドが
ディスク表面に関して半径方向および円周方向へ移動す
るので、半径方向および円周方向両方の浮上量誤差に対
して行われる。浮上量の半径方向補正は各シリンダすな
わち半径方向位置における１回または複数回のヘッドの
回転中の各ヘッドに対する平均浮上量のプロファイルに
基づく。ディスク駆動機構の較正動作モード時に、選択
したシリンダ位置における各ヘッドに対する平均浮上量
を読み取り、これを使用して、シリンダ位置の関数とし
てそのヘッドに対する半径方向浮上量プロファイルの近
似値を生成する。この半径方向浮上量プロファイルはプ
ロファイル記憶制御装置に格納される。その後、トラッ
クのシーク中に、新しいシリンダ位置における各ヘッド
に対する平均浮上量をプロファイル記憶装置から検索す
る。最適な読み書き操作のために平均浮上量と基準浮上
量の差が取られ、半径方向浮上量誤差補正をもたらされ
る。
【０００９】円周方向浮上量誤差の補正はディスクが回
転した場合に、浮上量誤差をフィードバックすることに
よって、サーボ・ループで動的に達成される。実際の浮
上量は各ヘッドがトラックに沿って浮上しているときに
測定され、読み書きないしトラック追随動作に最適な基
準浮上量と比較される。実浮上量と基準浮上量の間の差
が円周方向誤差補正量となる。半径方向補正量を円周方
向補正量に加え、総浮上量誤差補正量すなわち組合せ浮
上量補正量とする。
【００１０】基準浮上量を読み書きないしトラック追随
に最適な浮上量以外の値に設定することもできる。基準
浮上量は記録済みデータのエラー回復時に減少するの
で、サーボ・ループはヘッドをディスク表面に近接して
浮上させる。これはヘッドが読み取るデータ信号のＳ／
Ｎ比を改善する。
【００１１】基準浮上量を増加させ、サーボ動作がヘッ
ドをディスク表面から離隔して浮上するようにすること
ができる。浮上量はトラック・シーク中、またはディス
ク駆動機構がスリープ・モードもしくはアイドル・モー
ドにあるときに増加する。ヘッドがディスク表面から遠
ざかった場合、ヘッド／ディスク間隔が大きくなりすぎ
ると、リアルタイムの浮上量の測定は行えなくなる。し
たがって、シーク、スリープまたはアイドル・モード時
の代替策として、シーク・モードまたはスリープ・モー
ドのプロファイル補正値を、円周方向および半径方向浮
上量誤差補正値と置き換えることによって、サーボを開
ループで作動させる。
【００１２】本発明の大きな利点はサスペンション・ア
ームのリアルタイム制御によって上記機能を達成できる
ことである。さらに、ヘッドの可撓性サスペンションを
調節することによって、サスペンションの端部に取り付
けられたヘッドの浮上特性を変更せずに、システムは迅
速に応答する。また、ディスク駆動機構におけるヘッド
／ディスクの摩耗はトラック・シーク、スリープおよび
アイドル・モード時にヘッド浮上量を上げることによっ
て相当程度減少する。
【００１３】
【実施例】浮上量サーボ・ループに対する本発明の好ま
しい実施例を、図１のブロック図で示す。磁気ヘッド１
０は可撓性のサスペンション・アーム１２に取り付けら
れており、該アームはアクチュエータ１６に取り付けら
れている剛性アーム１４に取り付けられている。サスペ
ンション・アーム１２は浮上量制御ループ２０のドライ
バ３８からの制御信号によって屈曲する。アーム１４お
よびアクチュエータ１６はドライバおよびボイス・コイ
ル・モータ２２によって移動し、記録ディスク１１上の
記録済みのトラックに追随するようにヘッドを半径方向
へ移動させる。トラック追随サーボ・ループは本発明の
一部ではなく、このようなサーボ・ループからのトラッ
ク追随信号だけが図１に示されている。
【００１４】ヘッド１０によって読み取られた情報およ
びサーボ信号は増幅され、アーム電子回路２６によって
ディスク駆動データ・チャネルに接続される。データ・
チャネルが１つしかなく、複数のヘッドがあるため、ア
ーム電子回路２６は読み書きヘッド番号「Ｎ」に応じて
滑動ヘッドを選択し、増幅回路およびデータ・チャネル
に接続する。情報およびサーボ信号はチャネル上を読取
りデータ信号処理回路（図示せず）へ送られる。浮上量
サーボ用の読取り信号はデータ・チャネルから取り出さ
れ、調波比浮上量デテクタ（ＨＲＦ）２８のディジタル
化スイッチング回路によってサンプルされる。ＨＲＦ２
８は読み書きヘッド１０がディスク１１の表面上を浮上
している高度を測定する。ＨＲＦ回路２８は図５に示さ
れており、これについては後述する。
【００１５】浮上量測定値は加算回路３０およびＨＲＦ
プロファイル記憶制御装置３２へ伝えられる。加算回路
３０はＨＲＦ２８からのリアルタイムの浮上量測定値と
基準浮上量ＨＲＦ（０）の間の差を取る。加算回路３０
からのディジタル化された差分すなわち誤差信号「ｅ」
は円周方向誤差値であり、これを浮上量サーボ・ループ
２０が使用して、各ヘッド１０の浮上量を制御し、ヘッ
ドを希望する浮上量ＨＲＦ（０）にする。
【００１６】作動時に、浮上量サーボ・ループは浮上量
の半径方向変動（すなわち、トラック間の変動）および
浮上量の円周方向変動（すなわち、各トラックに沿った
変動）の両方を補正する。円周方向補正は比例積分微分
制御回路３４でリアルタイムに行われる。半径方向補正
はトラック・シーク動作中にプロファイル記憶制御装置
３２からの補正値を順方向フィードすることによって行
われる。
【００１７】図１のＨＲＦプロファイル記憶制御装置３
２は多重切換え（ＭＵＸ）および保持回路３６に、各シ
リンダ位置Ｍにおける各ヘッドＮに対して半径方向補正
値ＲＥN（Ｍ）を与えるように機能する。制御装置３２
はサーボ・ループがヘッドを駆動する目標である基準浮
上量ＨＲＦ（０）ももたらす。モードＭおよびＮコマン
ドがディスク駆動機構が接続されるディスク駆動機構ア
ダプタないし制御装置（図示せず）によって制御装置３
２へ供給される。
【００１８】制御装置３２は複数のモード、すなわち較
正、読み書きおよびトラック追随、トラック・シーク、
エラー回復、ならびにスリープまたはアイドル・モード
で作動する。較正モードにおいて、各シリンダ位置にお
ける各ヘッドに対する半径方向補正値が決定される。較
正は、装置の製造、導入または診断テスト中に行うこと
ができる。各ヘッドがディスク表面を横切って移動した
場合、各ヘッドの誤差プロファイルは装置のライフ中に
きわめて徐々に変化するものであり、したがって較正モ
ードが使用されることはめったにない。読み書きないし
トラック追随モードは浮上量の閉ループ半径方向および
円周方向補正を行うために使用される。読み書きないし
トラック追随モードにおいて、ＨＲＦ（０）は所定の最
適浮上量に設定され、ディスク駆動機構のデータ読み書
きパフォーマンスを最大とする。他のモードは基準浮上
量ＨＲＦ（０）を最適読み書き浮上量から変更するため
に使用される。ＨＲＦ（０）はモード・コマンドに基づ
いてＨＲＦ制御装置３２によって選択可能である。トラ
ック・シーク、スリープまたはアイドル・モードにおい
て、ＨＲＦ（０）は読み書きモードに比較して増加し、
ヘッドをディスク表面から離して飛翔させる。エラー回
復モードにおいて、ＨＲＦ（０）は読み書きモードに比
較して減少し、ヘッドをディスク表面に近づけて飛翔さ
せる。ＨＲＦプロファイル記憶制御装置３２の構成につ
いては、図６を参照して後述する。
【００１９】図１において、加算回路３０からのディジ
タル化円周方向誤差値「ｅ」は比例積分微分（ＰＩＤ）
制御回路３４によって増幅される。サーボ・ループ内の
ＰＩＤ制御装置は周知である。ＰＩＤ制御装置はプログ
ラム式ディジタル信号プロセッサで実現するのが好まし
い。図１はこのようなディジタル信号プロセッサが実行
する等価アナログ増幅機能を示す。ＰＩＤ増幅された値
は加算回路３４Ａによって加算される。増幅器３４Ｂは
ゲインＫPで誤差信号を増幅し、誤差信号に比例する補
正信号を発生する。増幅器３４Ｃは誤差信号を積分し、
誤差信号の積分値をゲインＫIで増幅する。増幅器３４
Ｄは誤差信号の微分を取り、微分値をゲインＫDで増幅
する。ゲイン定数ＫP、ＫIおよびＫDは装置の製造時
に、サーボ・ループ２０に対する応答を最適化するよう
に設定される。
【００２０】ＰＩＤ増幅円周方向誤差補正値ＣＥ
N（Ｍ）は多重化スイッチ（ＭＵＸ）および保持回路３
６に印加される。ＭＵＸおよび保持回路３６はプロファ
イル記憶制御装置３２から半径方向補正値も受け取る。
半径方向補正値はＭＵＸおよび保持回路３６内の保持レ
ジスタに格納される。選択されたヘッドの番号Ｎに応じ
て、ＭＵＸおよび保持回路３６は選択されたヘッドに対
する半径方向補正値を、選択されたヘッドに対する円周
方向補正値に加算する。合成された浮上量誤差値はアナ
ログ誤差信号に変換され、ＭＵＸ３６によって選択され
た読み書きヘッドに該当するドライバ３８に切り換えら
れる。選択されたドライバは、アーム電子回路２６のヘ
ッド番号Ｎによって信号が選択されるヘッドのサスペン
ション・アーム１２を屈曲することによって浮上量調節
回路を駆動する。
【００２１】所与の選択されたヘッドおよび選択された
ドライバに対するサーボ・ループの各々は関連するゲイ
ン定数がＫ1...Nである増幅器３７を有している。これ
らのゲイン定数Ｋ1...Nはドライバ３８に印加される補
正信号の強さを調節する。この調節はサーボ・ループ内
の電子部品または機械部品のばらつきによるサーボ・ル
ープの固定した差異を補正する。各ヘッドに対するサー
ボ・ループが他のヘッドに対するサーボ・ループとほぼ
同じ働きをするように、定数Ｋ1...Nはディスク駆動機
構の製造時に設定される。
【００２２】浮動サスペンション１３および読み書きヘ
ッド１０を備えたサスペンション・アーム１２を図２に
示す。ヘッドの浮上量はヘッドの浮上特性、すなわちヘ
ッドの空気力学によって生じる揚力によって、またサス
ペンション・アームがヘッドをディスク表面に向かって
押圧するバネ力によって決定される。圧電フィルム４０
がアーム１２に接着されている。浮上量補正電圧が導線
４２を介してドライバ３８からフィルム４０に印加され
る。補正信号がフィルム４０に印加されると、フィルム
が屈曲し、これによってフィルム４０に接着されている
サスペンション・アーム１２を屈曲する。
【００２３】ディスク表面に向かってサスペンション・
アームが屈曲すると、読み書きヘッドの空力揚力を押圧
するバネ力が増加する。ヘッドはディスク表面に近接し
て浮上し、したがって、浮上量がフィルム４０に印加さ
れる補正信号によって調節される。フィルムに印加する
電圧を少なくすると、サスペンション・アーム１２の屈
曲が少なくなり、ヘッドに対するバネ力が減少し、ヘッ
ドが上昇する、すなわちディスク表面から離れて浮上す
る。浮上量補正電圧を除去すると、すなわち、ゼロに減
少させると、ヘッドにかかるバネ力は最小となり、ヘッ
ドはもっとも高い浮上量で浮上する。これが生じるの
は、ディスク駆動機構に対する低電力非活動状態の場合
である。
【００２４】圧電フィルムがサスペンション・アームを
屈曲させる好ましい変換器ではあるが、増幅された浮上
量誤差信号に応じて屈曲するバイメタル・ストリップを
サスペンション・アームに取り付けてもかまわない。
【００２５】図３には、読み書きヘッドに対する半径方
向ＨＲＦプロファイルが示されている。較正モード時
に、ヘッドがディスク１１を横切って移動した場合に、
ＨＲＦプロファイル記憶制御装置３２（図１）は各ヘッ
ドに対するＨＲＦ信号を受け取る。たとえば、６つのシ
リンダ位置（Ｍ1、Ｍ2、．．．Ｍ6）の各々における各
ヘッドに対するＨＲＦ信号は、ディスク１１の数回の完
全な回転に対して平均化される。トラック当たりの平均
ＨＲＦは図３のグラフにプロットするように、このシリ
ンダ位置ＭにおけるこのヘッドＮに対する半径方向ＨＲ
Ｆ値である。図３に示すように、各ヘッドに対する開ル
ープＨＲＦプロファイルはほぼ放物線となる。各ヘッド
Ｎに対する各シリンダ位置Ｍにおける半径方向プロファ
イル値を格納することができる。しかしながら、プロフ
ァイルを放物線によって近似できるのであるから、各プ
ロファイルを二次式Ｃ1,NＭ2＋Ｃ2,NＭ＋Ｃ3,NＭに変換
することができる。各プロファイルに対する定数Ｃを最
小自乗誤差近似法によって決定することができる。各シ
リンダＭに対するＨＲＦではなく、各プロファイルに対
する定数を格納してもかまわない。当分野の技術者に
は、プロファイルの形状がもっと複雑な場合に、プロフ
ァイルを好ましい実施例に使用した二次式ではなく、高
次式によって近似できることが理解されよう。
【００２６】図６において、ＨＲＦプロファイル制御装
置３２はＨＲＦ平均化論理回路６０を有している。平均
化論理回路は較正モードにおいて活動状態となり、図３
に示した例において、６つの所定のシリンダ位置Ｍ1な
いしＭ6の各々におけるヘッドＮに対するＨＲＦ値を平
均化する。位置Ｍ1およびＭ6はもっとも内側および外側
のシリンダであり、他の４つの位置はディスクの半径に
沿って均等に分散される。各ヘッドに対し、６つのシリ
ンダ位置に対するＨＲＦ平均値がレジスタ６２にロード
される。この場合、各ヘッドに対するヘッド・プロファ
イルを近似するために二次式で使用される定数Ｃ1、Ｃ2
およびＣ3を、最小自乗誤差近似論理回路６４が計算す
る。テーブル６６において、較正モードは各ヘッドＮに
対する定数Ｃのレジスタ位置を選択する。たとえば、ヘ
ッド＃１に対し、テーブル６６は論理回路６４から定数
Ｃ1,1、Ｃ2,1Ｃおよび3,1を受け取り、格納する。定数
Ｃがヘッドのすべてについてテーブル６６にロードされ
るまで、較正モードは継続する。
【００２７】トラック・シーク・モード時には、テーブ
ル６６の定数Ｃを使用して、新しいトラック、すなわち
シリンダ位置における各ヘッドに対するＨＲＦ平均測定
値を近似する。ヘッドが新しいシリンダ位置へ移動して
いる場合、ディジタル二次近似論理回路６８は各ヘッド
に対する定数Ｃおよびシリンダ位置Ｍを受け取る。ヘッ
ドがディスクを横切って半径方向位置を変更した場合、
論理回路６８はヘッドＮに対するＨＲＦ平均値ＨＲＦN
（Ｍ）を計算する。
【００２８】たとえば、ヘッドがシリンダ位置５４１に
あり、ヘッド＃３のＨＲＦ平均値を決定するものとす
る。ホスト・プロセッサからのトラック・シーク・モー
ド・コマンドおよびホスト・プロセッサからのＮ＝３に
応じて、テーブル６６は定数Ｃ1,3、Ｃ2,3およびＣ3,3
を論理回路６８に読み出す。論理回路６８はホスト・プ
ロセッサからＭ＝５４１を受け取り、テーブル６６から
の定数を使用して、二次式によってＨＲＦ3（５４
１）、すなわちシリンダ５４１におけるヘッド＃３に対
するＨＲＦ平均値を計算する。
【００２９】各シリンダ位置における各ヘッドに対する
ＨＲＦN（Ｍ）平均値がレジスタ７０にロードされる。
次いで、加算回路７２が読み書きの最適ＨＲＦ基準値Ｈ
ＲＦ（Ｒ／Ｗ）をＨＲＦN（Ｍ）から減算する。差分は
シリンダ位置ＭにおけるヘッドＮに対する半径方向誤差
ないし補正値ＲＥN（Ｍ）である。読み書き操作（また
は、トラック追随）に対する最適浮上量はテーブル・レ
ジスタ７４に格納される。トラック・シーク時に、テー
ブル・レジスタ７４は値ＨＲＦ（ＳＥＥＫ）をＨＲＦ
（０）レジスタ７６へ、また値ＨＲＦ（Ｒ／Ｗ）を加算
回路７２へ読み出す。
【００３０】図１において、ＭＵＸおよび保持回路３６
は各ヘッドに対するＲＥN（Ｍ）を受け取り、これを半
径方向誤差として、各ヘッドに対する保持レジスタに格
納する。この値はヘッドがシリンダ位置を移動した場合
に更新される。トラック・シーク操作時に、ＭＵＸおよ
び保持回路３６は半径方向誤差ＲＥN（Ｍ）を、ＰＩＤ
制御回路３４から受け取る円周方向誤差ＣＥN（Ｍ）に
加算する。トラック・シーク・モードのＨＲＦ（０）が
ＨＲＦ（ＳＥＥＫ）値（後述の図４）を有しているの
で、得られる合成誤差信号をドライバ３８が使用して、
各ヘッドを読み書き浮上量ＨＲＦ（Ｒ／Ｗ）よりも充分
高いトラック・シーク浮上量にする。その後、新しいシ
リンダ位置における読み書きまたはトラック追随操作時
に、ＨＲＦ（０）は値ＨＲＦ（Ｒ／Ｗ）を有する。ＭＵ
Ｘおよび保持回路３６は半径方向誤差を、ＰＩＤ制御回
路３４から受け取るリアルタイムの円周方向誤差に加算
する。得られる合成浮上量誤差信号をドライバ３８が使
用して、各ヘッドを図３に示すように最適な浮上量ＨＲ
Ｆ（Ｒ／Ｗ）にする。
【００３１】加算回路３０の基準浮上量値ＨＲＦ（０）
をＨＲＦ制御装置３２によって変更し、上述のように、
浮上量サーボ・ループによるトラック・シークに関する
付加的なタスクを行うことができる。図４において、Ｈ
ＲＦ（０）という値はトラック・シーク・モード中に値
４４に増加させられる。これには、ヘッドの高速な半径
方向移動時にヘッドをディスク表面からさらに上昇させ
る効果がある。逆にＨＲＦ（０）という値を、エラー回
復時に値４５に減少させることもできる。これには、ヘ
ッドをディスク表面に近づけ、記録されていたデータを
エラー回復のための再読取りするときに読み取られるデ
ータ信号のＳ／Ｎ比を改善するという効果がある。ま
た、装置が活動していないスリープまたはアイドル・モ
ード時に、ＨＲＦ（０）という値を値４３に増加させ、
ヘッドをディスク表面から完全に浮き上がらせて、ヘッ
ド／ディスク摩耗を減少させることもできる。スリープ
およびアイドル・モードは予め定義した期間の間ディス
ク駆動機構の活動がないことによって開始される点で類
似したものであるが、スリープ・モードにおいては、デ
ィスク駆動機構に対する電力が通常減らされのに対し、
アイドル・モードにおいては、駆動機構に対する電力が
オンになったままであるという点で異なっている。
【００３２】上記の作動は閉サーボ・ループ２０を使用
して、ヘッドの浮上量を上昇下降させている。さらに、
開ループの代替策があるが、これはヘッドの浮上量を上
げる場合に、使用できるものであるし、また必須とさえ
なるものである。浮上量が増加した場合、ヘッド／ディ
スクの間隔によって、図１のＨＲＦ回路２８がデータ読
取り信号を使用できなくなる場合がある。したがって、
トラック・シーク・モードおよびスリープ・モードに対
する代替実施例は、ドライバ３８（図１）を制御するた
めにトラック・シーク・プロファイル４４またはディス
ク駆動機構スリープ・プロファイル４３（図４）を使用
することになる。この実施例において、ＭＵＸおよび保
持回路３６は合成半径方向誤差ＲＥN（Ｍ）および円周
方向誤差ＣＥN（Ｍ）のドライバ３８への切換えを非活
動化し、その代わりに、プロファイル記憶制御装置３２
から受け取ったシーク・プロファイルまたはスリープ・
プロファイルを切り換える。図４に示すシーク・プロフ
ァイルまたはスリープ・プロファイルはテーブル７４
（図６）に格納されており、ＭＵＸおよび保持回路３６
に読み出される。図４に示すように、これらのプロファ
イルはヘッドを最適な読み書き浮上量よりも上昇させ、
シークまたはスリープが完了したときに、ヘッドを読み
書き浮上量へ徐々に戻す。
【００３３】スリープ・モード時の他の低電力の代替策
はサーボ・ループを遮断し、したがって、圧電フィルム
４０に対する駆動力を遮断することである。これによっ
て、サスペンション・アーム１２の自然バネ張力が弛緩
できるようになり、ヘッドの空力揚力はヘッドを図４に
示すスリープ浮上量で浮上させるようになる。この低電
力モード、すなわちスリープ・モードの他の実施例はラ
ップトップ・コンピュータやノートブック・コンピュー
タなどのバッテリ駆動コンピュータ・システムに特に有
用である。
【００３４】図５は図１のＨＲＦデテクタ２８を示す。
同様なデテクタが１９９２年５月１９日付の米国特許出
願第０７／８８５５７８号にも記載されている。読取り
ヘッド１０がディスク１１のトラックの先頭の同期化フ
ィールドを読み取ると、サンプリング・スイッチ回路２
７がアーム電子回路２６の出力Ｘ（ｔ）を速度（１／
Ｔ）（ただし、Ｔはサンプリング期間である）でサンプ
ルし、ディジタル化する。ディジタル化されたサンプル
読取り信号Ｘ（Ｊ）（ただし、Ｊはサンプリング・イン
デックスである）はディジタル・バンドパス・フィルタ
４６および４８に送られる。サンプリング速度すなわち
サンプリング周波数は同期化フィールドからの読取り信
号の周波数の少なくとも２倍でなければならない。ディ
ジタル・バンドパス・フィルタ４６および４８はそれぞ
れ、サンプルされた読取り信号の１次高調波および３次
高調波成分をフィルタする。バンドパス・フィルタ４６
および４８の出力はそれぞれ、振幅デテクタ５０および
５２へ送られる。振幅デテクタはフィルタの出力を平均
化し、１次高調波および３次高調波の振幅のそのときの
平均値である瞬間振幅Ｙ1（Ｊ）およびＹ3（Ｊ）を発生
する。これらの値Ｙ1（Ｊ）およびＹ3（Ｊ）は対数比回
路５４に印加される。回路５４の対数比出力ＨＲＦ
（Ｊ）はヘッド／ディスク間隔（浮上量）に比例してい
る。
【００３５】読取り信号Ｘ（ｔ）が読み取られる小さい
物理スペースにある連続サンプルの数が少ないものであ
るから、値ＨＲＦ（Ｊ）をトラックの位置と直接関連づ
けることができる。したがって、ＨＲＦ信号はディスク
の表面上のヘッドの浮上量のリアルタイムな直接的な測
定値をもたらす。
【００３６】当分野の技術者には、図５に示す構成部品
をディジタル読取りチャネル、あるいはディスク駆動機
構制御装置に格納されたディジタル・フィルタ・プログ
ラムの呼出し可能なプロセスのいずれかである周知のデ
ィジタル信号処理手段によって実現できることが理解で
きよう。同様に、図６のＨＲＦプロファイル記憶制御装
置を、それ自体のＲＯＭまたはＲＡＭを備えたプログラ
ム式ディジタル信号プロセッサ・チップによって実現す
ることもできる。さらに、バンドパス・フィルタおよび
振幅デテクタを実現することもできる。
【００３７】本発明のいくつかの好ましい実施例を図示
説明したが、当分野の技術者には多数の改変形または変
形を本発明の精神から逸脱することなく行えることが理
解されよう。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、ディスク駆動機構のヘ
ッド・サスペンション・システムをリアルタイムで動的
に調節することにより、所望のヘッド浮上量を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】読み書きヘッド・サスペンションの変換器を駆
動する浮上量サーボ・ループの好ましい実施例の図であ
る。
【図２】浮上量変換器がサスペンションに接着されてい
る、読み書きヘッドのサスペンション・システムの図で
ある。
【図３】ディスク駆動機構のシリンダ（半径方向位置）
の関数としての典型的な開ループ浮上量プロファイルの
グラフである。
【図４】トラック・シークおよびエラー回復時の代替最
適浮上量のグラフである。
【図５】図１のＨＲＦ回路のブロック図である。
【図６】図１のプロファイル記憶制御装置の一実施例の
ブロック図である。
【符号の説明】
１０ 磁気ヘッド １１ 記録ディスク １２ サスペンション・アーム １４ 剛性アーム １６ アクチュエータ １８ ドライバ ２０ 浮上量制御ループ ２２ ボイス・コイル・モータ ４０ 圧電フィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー・エリック・メーソン アメリカ合衆国55901、ミネソタ州ロチェ スター、フォース・アベニュー・ノース・ ウエスト 2715 (72)発明者 ハル・ジェルマー・オッテセン アメリカ合衆国55901、ミネソタ州ロチェ スター、ストーンハム・レーン・ノース・ ウエスト 4230

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ディスクの回転によってヘッドが浮上する
    ディスク駆動機構において、該ヘッドの浮上量をリアル
    タイムで動的に制御する装置であって、 ヘッドを可撓的に懸架し、該ヘッドの空力揚力に抗して
    バネ力によってヘッドをディスク表面の方へ押圧するサ
    スペンション手段と、 前記ヘッドの浮上量を検出する浮上量検出手段と、 前記ヘッドの浮上量を基準浮上量と比較し、現在の浮上
    量と基準浮上量の差を示す浮上量誤差信号を発生する比
    較手段と、 前記浮上量誤差信号に応じて前記バネ力を制御し、それ
    によって前記ヘッドの浮上量を前記基準浮上量に補正す
    る制御手段と、 を具備するヘッド浮上量制御装置。
  2. 【請求項２】前記浮上量検出手段がディスクの１回また
    は複数回の回転について各トラック位置におけるヘッド
    の平均浮上量を検出する手段と、 ヘッドがディスク表面上を浮上しているときの各トラッ
    ク位置におけるヘッドの現在の浮上量を検出する手段と
    を含む、 請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】前記比較手段が平均浮上量を基準浮上量と
    比較し、各トラック位置におけるヘッドの半径方向誤差
    信号を発生する手段と、 各ヘッドの現在の浮上量を基準浮上量と比較し、円周方
    向誤差信号を発生する手段と、 半径方向および円周方向の誤差信号を合成し、浮上量誤
    差信号を発生する手段とを含む、 請求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】前記制御手段が前記浮上量誤差信号に応じ
    て前記サスペンション手段を屈曲するための変換手段を
    前記サスペンション手段上に含んでいる請求項３記載の
    装置。
  5. 【請求項５】前記変換手段が前記サスペンション手段に
    接着されている圧電フィルムである請求項４記載の装
    置。
  6. 【請求項６】基準浮上量信号をトラック・シークについ
    ては高い値に、記録されたデータのエラー回復について
    は低い値に変更する手段をさらに含んでいる請求項１記
    載の装置。
  7. 【請求項７】浮上量誤差信号を前記屈曲手段から除去
    し、これによって前記サスペンション手段が最小限のバ
    ネ力を読み書きヘッドにかけ、ヘッドがディスクの表面
    から充分離れて浮上する手段をさらに含んでいる請求項
    １記載の装置。
  8. 【請求項８】ディスク駆動機構において読み書きヘッド
    の浮上量を制御するための浮上量サーボ・ループ装置で
    あって、 ディスク表面上でヘッドを可撓的に懸架し、該ヘッドが
    ディスク表面上で浮上しているときに、ヘッドの空力揚
    力に抗するバネ力をもたらすサスペンション手段と、 前記ヘッドがディスク表面上で浮上しているときに、前
    記ヘッドの実際の浮上量を測定する測定手段と、 所定の基準浮上量と実際の浮上量の差を計算し、浮上量
    誤差信号を発生する計算手段と、 前記計算手段に応じて、前記サスペンション手段を屈曲
    させ、これによって浮上量誤差信号がゼロまで減少し、
    ヘッドが基準浮上量で浮上するようにるまで、前記サス
    ペンション手段のバネ力を調節する調節手段とを具備す
    る浮上量サーボ・ループ装置。
  9. 【請求項９】前記測定手段が、 読み書きヘッドが読み取った信号の１次高調波の振幅を
    検出する手段と、 読み書きヘッドが読み取った信号の３次高調波の振幅を
    検出する手段と、 １次高調波と３次高調波の対数比を取る手段とを含み、
    該対数比がディスク表面上のヘッドの実際の浮上量によ
    って直接変化する、 請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記計算手段が基準浮上量と、ディスク
    １回転の間の各トラック位置におけるヘッドの平均浮上
    量との差を計算し、半径方向浮上量誤差信号をもたらす
    第１計算手段と、 基準浮上量と、ヘッドが現在活動状態の読み書きトラッ
    クにおいて記録ディスク上を浮上しているときのヘッド
    の現在の浮上量との差を計算し、円周方向の浮上量誤差
    信号をもたらす第２計算手段と、 半径方向および円周方向の誤差信号を合成して浮上量誤
    差信号を発生する手段とを含む、 請求項８記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記第１計算手段が前記測定手段に応じ
    て、各トラック位置におけるヘッドの平均浮上量のプロ
    ファイルを示すプロファイル定数を格納するプロファイ
    ル記憶手段と、 各トラックに対する格納されたプロファイル定数に応じ
    て、各トラックにおけるヘッドの平均浮上量を発生する
    手段と、 基準浮上量をヘッドの平均浮上量から減算する手段とを
    含む、 請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】複数の基準浮上量を格納するテーブル手
    段をさらに含んでおり、 該テーブル手段がモード信号に応じて、前記計算手段が
    使用する基準浮上量の１つを選択する請求項８記載の装
    置。
  13. 【請求項１３】前記テーブル手段が読み書きまたはトラ
    ック追随、トラック・シーク、ディスク駆動機構スリー
    プ、およびエラー回復のための基準浮上量を格納する請
    求項１２記載の装置。
  14. 【請求項１４】前記テーブル手段が基準浮上量としてト
    ラック・シーク浮上量を選択し、 前記調節手段が前記サスペンション手段のバネ力を減少
    させて、トラック・シーク動作中のヘッド浮上量を増加
    させる、 請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】前記テーブル手段が基準浮上量としてエ
    ラー回復浮上量を選択し、 前記調節手段が前記サスペンション手段のバネ力を増加
    させて、エラー回復動作中のヘッド浮上量を減少させ
    る、 請求項１３記載の装置。
  16. 【請求項１６】ヘッドに対する複数の浮上量プロファイ
    ルを格納するテーブル手段と、 前記計算手段から前記調節手段への浮上量誤差信号の経
    路を非活動化する手段をさらに含んでおり、 前記テーブル手段がモード信号に応じて、前記調節手段
    が使用する基準浮上量の１つを選択する請求項８記載の
    装置。
  17. 【請求項１７】前記テーブル手段がトラック・シークお
    よびディスク駆動機構スリープのための浮上量プロファ
    イルを格納する請求項１６記載の装置。
  18. 【請求項１８】前記調節手段が前記テーブル手段からの
    選択されたプロファイルに応じて、前記サスペンション
    手段のバネ力を減少させ、トラック・シークまたはスリ
    ープ・モード中にヘッドの浮上量を増加させる、 請求項１７記載の装置。
  19. 【請求項１９】トラック・シーク・モードまたはスリー
    プ・モードに応じて、 前記計算手段から前記調節手段への浮上量誤差信号の経
    路を非活動化する手段をさらに含んでおり、 前記調節手段が浮上量誤差信号がない場合に、前記サス
    ペンション手段のバネ力を減少させ、トラック・シーク
    またはスリープ・モード中にヘッドの浮上量を増加させ
    る、 請求項８記載の装置。
JP5324705A 1992-12-31 1993-12-22 ヘッド浮上量制御装置 Pending JPH06236641A (ja)

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